KR101437162B1 - Method for preparing of solar cell using plasma-surface-treatment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법에 관한 것으로서, (a) 제1도전형의 불순물이 도핑된 태양전지 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 태양전지 기판의 전면을 플라즈마 처리하여 태양광의 반사도를 저감시키는 단계; (c) 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 상기 태양전지 기판 전면에 주입하여 에미터층을 형성하는 단계; (d) 상기 태양전지 기판의 후면을 플라즈마 처리하여 기판 후면에 에미터층 형성 시 형성된 제2도전형의 불순물 주입층을 제거함과 동시에 기판 후면을 평탄화하는 단계; (e) 상기 태양전지 기판 전면에 반사방지막을 형성하는 단계; (f) 상기 반사방지막을 관통하여 전면 전극을 상기 에미터층에 콘택시키는 단계; 및 (g) 상기 태양전지 기판 후면에 후면 전극을 콘택시키고, 후면 전극과 접하는 기판 후면에 BSF(back surface field)를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell using a plasma surface treatment, comprising the steps of: (a) preparing a solar cell substrate doped with an impurity of a first conductivity type; (b) reducing the reflectivity of sunlight by plasma-treating the entire surface of the solar cell substrate; (c) implanting an impurity of a second conductivity type opposite to the first conductivity type into the entire surface of the solar cell substrate to form an emitter layer; (d) plasma-treating the rear surface of the solar cell substrate to remove a second conductivity type impurity injection layer formed in forming the emitter layer on the rear surface of the substrate, and planarizing the rear surface of the substrate; (e) forming an antireflection film on the entire surface of the solar cell substrate; (f) contacting the front electrode through the antireflection film to the emitter layer; And (g) forming a back surface field (BSF) on the rear surface of the substrate contacting the rear electrode and contacting the rear electrode on the rear surface of the solar cell substrate.

태양전지, 플라즈마, 에미터층, 텍스처링, BSF Solar cell, plasma, emitter layer, texturing, BSF

Description

플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법{Method for preparing of solar cell using plasma-surface-treatment}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a solar cell using a plasma surface treatment,

본 발명은 태양전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양전지의 기판을 플라즈마로 표면 처리하여 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solar cell, and more particularly, to a solar cell manufacturing method capable of improving the efficiency of a solar cell by surface-treating a substrate of the solar cell with a plasma.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 중에서도 태양 에너지는 에너지 자원이 풍부하고 환경오염에 대한 문제점이 없어 특히 주목받고 있다. 태양 에너지의 이용방법으로는 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 태양열 에너지와, 반도체의 성질을 이용하여 태양광(photons)을 전기 에너지로 변환시키는 태양광 에너지가 있으며, 태양광 에너지라고 하면 일반적으로 태양광 전지(이하, '태양전지'라 함)를 일컫는다.With the recent depletion of existing energy resources such as oil and coal, interest in alternative energy to replace them is increasing. Among them, solar energy has attracted particular attention because it has abundant energy resources and there is no problem about environmental pollution. The use of solar energy includes solar energy that generates the steam needed to rotate the turbine using solar heat and solar energy that converts photons to electrical energy using the properties of semiconductors, Refers to a photovoltaic cell (hereinafter, referred to as a "solar cell").

태양전지의 기본적인 구조를 나타낸 도 1을 참조하면, 태양전지는 다이오드와 같이 p형 반도체(101)와 n형 반도체(102)의 접합 구조를 가지며, 태양전지에 빛이 입사되면 빛과 태양전지의 반도체를 구성하는 물질과의 상호 작용으로 (-) 전하 를 띤 전자와 전자가 빠져나가 (+) 전하를 띤 정공이 발생하여 이들이 이동하면서 전류가 흐르게 된다. 이를 광기전력효과(光起電力效果, photovoltaic effect)라 하는데, 태양전지를 구성하는 p형(101) 및 n형 반도체(102) 중 전자는 n형 반도체(102) 쪽으로, 정공은 p형 반도체(101) 쪽으로 끌어 당겨져 각각 n형 반도체(101) 및 p형 반도체(102)와 접합된 전극(103, 104)으로 이동하게 되고, 이 전극(103, 104)들을 전선으로 연결하면 전기가 흐르므로 전력을 얻을 수 있다.1 showing a basic structure of a solar cell, a solar cell, like a diode, has a junction structure of a p-type semiconductor 101 and an n-type semiconductor 102. When light is incident on the solar cell, Electrons and electrons charged by (-) electrons escape from the interaction with the material constituting the semiconductor, and positive holes with positive charges are generated, and current flows while they move. Electrons among the p-type 101 and the n-type semiconductor 102 constituting the solar cell are referred to as the n-type semiconductor 102 and the holes are referred to as p-type semiconductor (hereinafter, referred to as " p- 101 to the electrodes 103, 104 bonded to the n-type semiconductor 101 and the p-type semiconductor 102. When these electrodes 103, 104 are connected by electric wires, electricity flows, Can be obtained.

이와 같이 태양전지의 출력특성을 일반적으로 솔라시뮬레이터를 이용하여 얻어진 출력전류전압곡선 상에서 출력전류 Ip와 출력전압 Vp의 곱 Ip×Vp의 최대값(Pm)을 태양전지로 입사하는 총광에너지(S×I: S는 소자면적, I는 태양전지에 조사되는 광의 강도)로 나눈 값인 변환효율 η에 의해 평가된다.In this way, the output characteristic of the solar cell is generally expressed by the sum total energy (S x) of the product of the output current Ip and the output voltage Vp multiplied by the maximum value (Pm) of Ip x Vp on the output current- I: S is the element area, and I is the intensity of the light irradiated to the solar cell).

태양전지의 변환효율을 향상시키기 위해서는 태양전지 기판 및 전극에서의 저항을 낮추고, 캐리어들의 재결합 정도를 줄여야 함과 동시에 태양전지의 실리콘 기판에 입사되는 태양광에 대한 반사도를 감소시켜야 하는바, 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to improve the conversion efficiency of the solar cell, it is necessary to lower the resistance of the solar cell substrate and the electrode, to reduce the degree of recombination of the carriers, and to reduce the reflectivity of the solar cell incident on the silicon substrate of the solar cell. Research is actively underway.

태양전지 제조 시 주로 사용되는 실리콘 기판은 경면 가공이 되어 있어 태양광에 대한 반사도가 높다. 따라서, 태양광 입사면 측에서 태양광의 반사도를 저감시킬 수 있는 공정을 적용하여 태양전지를 제조해야만 소망하는 광전변환 효율을 갖는 태양전지의 제조가 가능하다.Silicon substrates, which are mainly used in the production of solar cells, are mirror-polished and have high reflectivity to sunlight. Therefore, it is possible to manufacture a solar cell having a desired photoelectric conversion efficiency by manufacturing a solar cell by applying a process capable of reducing the reflectance of sunlight on the side of the sunlight incident surface.

또한, 태양전지 기판의 p-n 접합은 p형 또는 n형의 불순물이 도핑된 태양전지 기판을 확산로(diffusion furnace)에 넣고 상기 기판과 다른 도전형을 형성할 수 있는 가스를 확산로에 주입한 후 이를 태양전지 기판의 표면에 확산시켜 에미터층을 형성함에 의해 이루어진다.In addition, the pn junction of the solar cell substrate is performed by introducing a solar cell substrate doped with p-type or n-type impurity into a diffusion furnace and injecting a gas capable of forming a different conductivity type into the diffusion furnace And diffusing it on the surface of the solar cell substrate to form an emitter layer.

상술한 불순물의 확산을 통해 p-n 접합이 형성된 후에는 태양전지 기판의 표면 전체에 동일한 도전형의 불순물이 주입된 불순물 주입층이 형성되어 이후 형성되는 전면 전극 및 후면 전극이 전기적으로 연결되어 태양전지의 효율감소의 원인이 된다. 종래에는 위와 같은 문제를 해결하기 위해 태양전지 기판의 측단의 가장자리에 형성된 불순물 주입층을 기계적인 스크라이빙이나, 레이저를 이용하여 제거하였다. 그런데, 기계적인 스크라이빙을 이용할 경우, 공정시간이 오래 걸리는 문제가 있고, 레이저를 이용할 경우, 공정시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 고온의 레이저에 의해 용융되었다가 다시 굳어진 부위가 효율 손실의 원인이 되기 때문에 레이저 공정을 적용한 후에는 별도의 에칭 공정으로 레이저로 인한 손상부위를 제거해주어야 하는 번거로움이 있었다.After the pn junction is formed through the diffusion of the impurities described above, an impurity injection layer in which impurities of the same conductivity type are implanted into the entire surface of the solar cell substrate is formed, and then the front electrode and the rear electrode formed thereafter are electrically connected to each other, Which leads to a reduction in efficiency. Conventionally, in order to solve the above problems, the impurity injection layer formed at the edge of the side edge of the solar cell substrate is removed by using mechanical scribing or laser. However, in the case of using mechanical scribing, there is a problem that the process time is long. In the case of using a laser, not only a long process time is required but also a portion where the hardened portion is melted by a high- Therefore, after the laser process is applied, it is troublesome to remove the damaged area due to the laser by a separate etching process.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, 에미터층의 형성 전에 태양전지 기판 표면을 플라즈마로 처리하여 태양광의 반사율을 감소시키고, 에미터층을 형성한 후에는 태양전지 기판의 후면을 플라즈마로 처리하여 평탄화시킴으로써 후속 공정에서 균일한 BSF를 형성하여 태양전지 효율을 향상시킬 수 있는 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the above problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a solar cell substrate by treating the surface of a solar cell substrate with a plasma before formation of an emitter layer to reduce reflectance of sunlight, The present invention also provides a method of manufacturing a solar cell using a plasma surface treatment capable of improving the efficiency of a solar cell by forming a uniform BSF in a subsequent process by performing planarization by plasma treatment.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법은, (a) 제1도전형의 불순물이 도핑된 태양전지 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 태양전지 기판의 전면을 플라즈마 처리하여 태양광의 반사도를 저감시키는 단계; (c) 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 상기 태양전지 기판 전면에 주입하여 에미터층을 형성하는 단계; (d) 상기 태양전지 기판의 후면을 플라즈마 처리하여 기판 후면에 에미터층 형성 시 형성된 제2도전형의 불순물 주입층을 제거함과 동시에 기판 후면을 평탄화하는 단계; (e) 상기 태양전지 기판 전면에 반사방지막을 형성하는 단계; (f) 상기 반사방지막을 관통하여 전면 전극을 상기 에미터층에 콘택시키는 단계; 및 (g) 상기 태양전지 기판 후면에 후면 전극을 콘택시키고, 후면 전극과 접하는 기판 후면에 BSF(back surface field)를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell using a plasma surface treatment, comprising the steps of: (a) preparing a solar cell substrate doped with an impurity of a first conductivity type; (b) reducing the reflectivity of sunlight by plasma-treating the entire surface of the solar cell substrate; (c) implanting an impurity of a second conductivity type opposite to the first conductivity type into the entire surface of the solar cell substrate to form an emitter layer; (d) plasma-treating the rear surface of the solar cell substrate to remove a second conductivity type impurity injection layer formed in forming the emitter layer on the rear surface of the substrate, and planarizing the rear surface of the substrate; (e) forming an antireflection film on the entire surface of the solar cell substrate; (f) contacting the front electrode through the antireflection film to the emitter layer; And (g) forming a back surface field (BSF) on the rear surface of the substrate contacting the rear electrode and contacting the rear electrode on the rear surface of the solar cell substrate.

본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계는, CF4, SF6, Cl 및 O2 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합가스를 이용한 플라즈마에 의한 표면 처리 단계이다. 이 때, 플라즈마 처리는 대기압 하 또는 진공 분위기 하에서 진행될 수 있다.In the present invention, the step (b) is a surface treatment step using a plasma using any one selected from CF 4 , SF 6 , Cl and O 2 , or a mixed gas thereof. At this time, the plasma treatment can be performed under an atmospheric pressure or a vacuum atmosphere.

본 발명에 있어서, 상기 (d) 단계는, CF4, SF6 및 Cl 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합가스와 O2 가스를 혼합한 가스를 이용한 플라즈마에 의한 표면 처리 단계 이다. 이 때, 플라즈마 처리는 대기압 하 또는 진공 분위기 하에서 진행될 수 있다.In the present invention, the step (d) is a step of plasma-treating a surface of a mixed gas of CF 4 , SF 6 and Cl or a mixed gas thereof with O 2 gas. At this time, the plasma treatment can be performed under an atmospheric pressure or a vacuum atmosphere.

본 발명에 따르면, 태양전지의 제조 시 에미터층의 형성 공정 전후로 플라즈마 표면 처리를 시행함으로써, 태양전지의 반사도를 줄일 수 있어 광전변환에 의해 생성되는 전류의 량을 증가시킬 수 있다. 또한, 태양전지 기판 후면에 형성된 불순물 주입층을 제거함과 동시에 기판 후면을 평탄화시킬 수 있어서 별도의 에지 아이솔레이션 공정을 배제할 수 있고 기판 후면에 균일한 BSF를 형성할 수 있다. 그 결과 태양전지의 단락전류와 개방전압을 증가시켜 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by performing the plasma surface treatment before and after the formation of the emitter layer in manufacturing the solar cell, the reflectivity of the solar cell can be reduced and the amount of current generated by the photoelectric conversion can be increased. In addition, since the impurity injection layer formed on the back surface of the solar cell substrate can be removed and the rear surface of the substrate can be planarized, a separate edge isolation process can be eliminated and a uniform BSF can be formed on the rear surface of the substrate. As a result, the efficiency of the solar cell can be improved by increasing the short-circuit current and the open-circuit voltage of the solar cell.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가 장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor shall design the concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도들이다.FIGS. 2 to 7 are sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell using a plasma surface treatment according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 태양전지의 제조방법은, 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1도전형의 불순물이 도핑된 태양전지 기판(201)을 준비한다. 바람직하게, 태양전지 기판(201)은 단결정이나 다결정 실리콘 기판 또는 비정질 실리콘 기판이다. 하지만, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 상기 태양전지 기판(201)은 전처리 공정으로 슬라이싱 가공 중에 태양전지 기판(201)의 표면에 발생된 소우 데미지(saw damage)를 습식 식각하여 제거한 기판이다.In the method of manufacturing a solar cell according to the present invention, as shown in FIG. 2, a solar cell substrate 201 doped with an impurity of a first conductivity type is prepared. Preferably, the solar cell substrate 201 is a single crystal, a polycrystalline silicon substrate, or an amorphous silicon substrate. However, the present invention is not limited to this. The solar cell substrate 201 is a substrate obtained by wet etching the saw damage generated on the surface of the solar cell substrate 201 during the slicing process by the pre-treatment process.

그런 다음, 태양전지 기판(201)을 플라즈마 챔버에 로딩한 후 태양전지 기판(201) 전면을 플라즈마 처리하여 태양광의 반사도를 저감시킨다. 태양광의 반사도 저감은 플라즈마의 미세한 식각 작용으로부터 기인한다. 플라즈마 표면 처리에 의해 태양광의 반사도가 저감되면, 단락 전류 Jsc가 상승하여 그 만큼 태양전지 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 태양전지 기판(201)의 표면을 플라즈마 처리하면 기판 표면의 결함이 제거되므로 표면 결함의 제거로 인한 단락 전류 상승 효과도 기 대할 수 있다.Then, after the solar cell substrate 201 is loaded into the plasma chamber, the entire surface of the solar cell substrate 201 is subjected to plasma treatment to reduce the reflectivity of the sunlight. Reduction of the reflectivity of sunlight is caused by the fine etching of the plasma. When the reflectivity of sunlight is reduced by the plasma surface treatment, the short circuit current Jsc is increased and the solar cell efficiency can be improved accordingly. On the other hand, when the surface of the solar cell substrate 201 is subjected to plasma treatment, defects on the surface of the substrate are removed, so that a short circuit current increase effect due to removal of surface defects can be expected.

본 발명에서, 상기 플라즈마(plasma)는 중성가스 분자를 전자(Electron), 이온(Ion), 자유기(Free Radical) 등이 포함된 고 에너지의 활성물질로 여기시킨 상태를 말한다. 플라즈마 챔버 내에서 전자는 전장 중에서 전위차로 인하여 가속되는데, 전자가 가속되는 과정 중 가스 분자와 충돌되면서 여기되는 에너지를 방사하게 되고, 충격을 받은 원자가 여기되면서 또 다시 전자를 방출하게 된다. 이러한 과정이 반복되면서 플라즈마 챔버 내에는 전자, 이온, 자유기 및 중성분자가 동시에 존재하는 상태가 되는데 이를 플라즈마 상태라고 부른다. 그리고 기본적으로 플라즈마 가스는 부분적으로 해리된 가스 및 동일한 양의 양전하와 음전하를 띠는 입자로 구성되며, 그 중 상기 해리된 가스는 높은 활성을 지니게 된다.In the present invention, the plasma refers to a state in which neutral gas molecules are excited by a high energy active material including electrons, ions, free radicals and the like. In the plasma chamber, electrons are accelerated due to the potential difference in the electric field. During the acceleration of the electrons, the electrons collide with the gas molecules to emit excited energy, and the excited atoms are excited again to emit electrons. As this process is repeated, electrons, ions, free radicals and neutral molecules are simultaneously present in the plasma chamber, which is called a plasma state. Basically, the plasma gas is composed of partially dissociated gas and particles having the same amount of positive and negative charges, and the dissociated gas has high activity.

도 2에 도시된 공정에서 사용되는 플라즈마의 형성을 위한 소스 가스로는, CF4, SF6, Cl 및 O2 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합가스가 사용된다. 하지만, 본 발명이 이에 한하는 것은 아니다. 상기 플라즈마는 진공 또는 대기압 조건 하에서 형성된다.As the source gas for forming the plasma used in the process shown in FIG. 2, any one selected from CF 4 , SF 6 , Cl, and O 2 , or a mixed gas thereof is used. However, the present invention is not limited to this. The plasma is formed under vacuum or atmospheric conditions.

상술한 공정을 거쳐 태양전지 기판(201)의 전면에 대한 플라즈마 표면 처리가 완료되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 태양전지 기판(201)의 표면에는 눈에 보이지 않을 정도의 수 ~ 수백 ㎚정도의 미세 잔주름층(201')이 형성된다. 미세 잔주름층(201')이 형성되면 태양전지 기판(201)은 표면의 표면적이 증가되고, 표면적 증가로 인해 반사율이 낮아지는 텍스처링 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게, 태양전지 기판(201) 전체에 대한 식각 정도는 1 내지 2 ㎛정도이다.When the plasma surface treatment for the entire surface of the solar cell substrate 201 is completed through the above-described processes, as shown in FIG. 3, on the surface of the solar cell substrate 201, a layer of about several to several hundred nanometers Of fine fine-wrinkled layer 201 'is formed. When the fine fine-wrinkled layer 201 'is formed, the surface area of the surface of the solar cell substrate 201 is increased, and a texturing effect in which the reflectance is lowered due to an increase in surface area can be obtained. Preferably, the degree of etching of the entire solar cell substrate 201 is about 1 to 2 占 퐉.

플라즈마 표면 처리가 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 상기 태양전기 기판(201)의 전면에 주입하여 에미터층(202)을 형성한다. 에미터층(202)이 형성되면, 태양전지 기판(201)에는 p-n 접합이 형성된다. 에미터층(202)이 형성되면, 태양전지 기판(201)에는 p-n 접합이 형성된다. 여기서, 태양전지 기판(201)은 p형 및 n형이 모두 사용될 수 있으며, 그 중 p형 기판은 소수 캐리어의 수명 및 모빌리티(mobility)가 커서(p형의 경우 전자가 소수 캐리어임) 가장 바람직하게 사용될 수 있다. p형 기판에는 대표적으로 B, Ga, In 등의 3족 원소들이 도핑되어 있다. 기판이 p형인 경우, n형 에미터층은 P, As, Sb 등의 5족 원소들을 확산시켜 형성한다.When the plasma surface treatment is completed, an impurity of the second conductivity type opposite to the first conductivity type is injected into the entire surface of the solar cell substrate 201 to form an emitter layer 202 do. When the emitter layer 202 is formed, a p-n junction is formed on the solar cell substrate 201. When the emitter layer 202 is formed, a p-n junction is formed on the solar cell substrate 201. Here, both the p-type and n-type solar cell substrates 201 can be used, and among them, the p-type substrate is most preferable because the lifetime and mobility of the minority carriers are large Lt; / RTI > The p-type substrate is typically doped with Group 3 elements such as B, Ga, and In. When the substrate is p-type, the n-type emitter layer is formed by diffusing the Group 5 elements such as P, As, and Sb.

상기 제2도전형의 에미터층(202)을 형성할 때에는, 먼저 태양전지 기판(201)을 확산로(diffusion furnace)에 넣고, 산소 가스와 제2도전형의 불순물 가스를 주입하여 기판 상에 불순물이 유입된 산화막을 형성한다. 여기서, 태양전지 기판(201)이 p형인 경우, 불순물 가스로는 POCl3가 사용될 수 있다. 그런 다음, 고온 열처리를 통해 산화막 내의 불순물을 태양전지 기판(201) 표면으로 드라이브-인(drive-in) 시킨다. 그리고 나서, 기판 표면에 잔류하는 산화막인 PSG막을 제거한다. 그러면 태양전지 기판(201)에는 소정 두께의 에미터층(202)이 형성된다. 상술한 불순물 확산 공정을 거친 태양전지 기판(201)에는 전면에 형성된 에미터층(202) 외에도 측면과 후면에도 제2도전형의 불순물 주입층(207)이 형성되므로 이를 제거하는 공정이 수반되어야 한다.In forming the emitter layer 202 of the second conductivity type, the solar cell substrate 201 is first placed in a diffusion furnace, and an oxygen gas and an impurity gas of a second conductivity type are implanted to form impurities Thereby forming the introduced oxide film. Here, when the solar cell substrate 201 is p-type, POCl 3 may be used as the impurity gas. Then, impurities in the oxide film are driven-in to the surface of the solar cell substrate 201 through a high-temperature heat treatment. Then, the PSG film, which is an oxide film remaining on the substrate surface, is removed. Then, an emitter layer 202 having a predetermined thickness is formed on the solar cell substrate 201. In addition to the emitter layer 202 formed on the front surface of the solar cell substrate 201 having undergone the above-described impurity diffusing process, the impurity injection layer 207 of the second conductivity type is also formed on the side surface and the rear surface.

상술한 공정을 거쳐 에미터층(202)이 형성되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 기판(201)의 후면에 대해서 플라즈마를 이용한 표면 처리를 시행한다.When the emitter layer 202 is formed through the above-described processes, a surface treatment using plasma is performed on the rear surface of the solar cell substrate 201, as shown in Fig.

상기 태양전지 기판(201)의 후면에 대해서 그 표면을 플라즈마 처리할 때에는, 먼저, 태양전지 기판(201)의 후면이 표면 처리될 수 있도록 태양전지 기판(201)을 진공 또는 대기압 하의 플라즈마 챔버 내에 위치시킨 상태에서 챔버 내에 플라즈마 소스 가스를 주입시킨다. 이때 주입되는 플라즈마 소스 가스로는 상술한 태양전지 기판(201)의 전면을 처리할 때의 플라즈마 소스 가스를 사용할 수 있지만, 태양전지 기판(201)의 후면을 처리할 때에는 O2 가스가 첨가되는 것이 바람직하다. O2 가스는 플라즈마 처리 시 태양전지 기판(201)의 산화 작용을 촉진시키는 역할을 한다.When the surface of the solar cell substrate 201 is subjected to plasma treatment, first, the solar cell substrate 201 is placed in a plasma chamber under vacuum or atmospheric pressure so that the rear surface of the solar cell substrate 201 can be surface- The plasma source gas is injected into the chamber. As the plasma source gas to be injected at this time, a plasma source gas for treating the front surface of the solar cell substrate 201 may be used. In the case of processing the rear surface of the solar cell substrate 201, O 2 gas is preferably added Do. The O 2 gas serves to promote oxidation of the solar cell substrate 201 during the plasma treatment.

상기 플라즈마 소스 가스가 주입되면, 플라즈마 챔버를 작동시켜 주입된 소스 가스를 플라즈마로 여기시켜 태양전지 기판(201)의 후면을 플라즈마로 표면 처리한다. 이때, 플라즈마 소스 가스 내에 O2가 첨가된 경우, 첨가된 O2 가스에 의해 태양전지 기판(201)은 산화가 촉진된다. 그리고, 산화된 태양전지 기판(201)은 플라즈마 처리 시에 생성되는 플로린(F2) 계열의 가스에 의해 태양전기 기판(201)의 산화된 표면층이 식각된다. 바람직하게, 태양전지 기판(201)의 후면을 처리할 때의 식각율(etching rate)은 태양전지 기판(201)의 전면을 처리할 때보다 크게 제어한다. 태양전지 기판(201)의 후면 처리 시 식각 속도를 빠르게 진행하는 것은 태양전지 기판(201)의 후면을 전면보다 평탄하게 처리하기 위함이다.When the plasma source gas is injected, the plasma chamber is operated to excite the injected source gas with the plasma, thereby surface-treating the rear surface of the solar cell substrate 201 with plasma. At this time, when O 2 is added to the plasma source gas, the oxidation of the solar cell substrate 201 is promoted by the added O 2 gas. The oxidized surface layer of the solar cell substrate 201 is etched by the fluorine (F 2 ) gas generated during the plasma treatment. Preferably, the etching rate at the time of processing the rear surface of the solar cell substrate 201 is controlled to be larger than that at the time of processing the front surface of the solar cell substrate 201. In order to process the rear surface of the solar cell substrate 201 more smoothly than the front surface, the etch rate of the back surface of the solar cell substrate 201 is rapidly increased.

상술한 공정을 거쳐 태양전지 기판(201)의 후면에 대한 플라즈마 처리가 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 기판(201)의 후면은 상술한 불순물 확산 공정 시 형성된 제2도전형의 불순물 주입층(207)이 플라즈마의 식각 작용에 의해 제거됨과 동시에 태양전지 기판(201) 후면의 표면 조직이 평탄화를 이루게 된다. 한편, 태양전지 기판(201) 후면에 형성된 제2도전형의 불순물 주입층(207)은 플라즈마 처리에 의해 제거되었다. 이처럼, 불순물 주입층(207)이 제거되면 전면 전극과 후면 전극이 전기적으로 연결될 우려가 사라지게 된다. 이러한 경우, 태양전지 제조 과정에서 태양전지 기판(201)의 측면 가장자리를 제거하기 위한 별도의 에지 아이솔레이션 공정을 생략할 수 있으므로, 태양전지 제조 과정을 단순화할 수 있는 이점이 있을 것임은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.6, the rear surface of the solar cell substrate 201 is electrically connected to the second conductive type (not shown) formed in the above-described impurity diffusion process, as shown in FIG. 6, after completion of the plasma process on the rear surface of the solar cell substrate 201 through the above- The impurity injection layer 207 of the solar cell substrate 201 is removed by the etching of the plasma and the surface structure of the back surface of the solar cell substrate 201 is planarized. On the other hand, the impurity implantation layer 207 of the second conductivity type formed on the back surface of the solar cell substrate 201 was removed by plasma treatment. As described above, when the impurity injection layer 207 is removed, there is no fear that the front electrode and the rear electrode are electrically connected to each other. In this case, since a separate edge isolation process for removing the side edge of the solar cell substrate 201 during the solar cell manufacturing process can be omitted, it is possible to simplify the manufacturing process of the solar cell. And will be apparent to those skilled in the art.

그리고 나서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 태양전지 기판(201)의 전면에 형성된 에미터층(202) 상에 반사방지막(203)을 형성한다. 반사방지막(203)은 태양광에 대한 반사율을 낮추기 위해 형성되는 것으로, 대표적으로 실리콘나이트라이드를 포함하여 이루어질 수 있으며, 플라즈마 화학기상증착법(PECVD), 화학기상증착법(CVD) 및 스퍼터링으로 이루어지는 군에서 선택되는 방법에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 상기 반사방지막(203)을 관통하며 에미터층(202)에 콘택되도록 전면 전극(204)을 형성하고, 상기 태양전지 기판(201)의 반사방지막(203)이 형성된 면과 반대 면에 후면 전극(205)을 형성한다. 전면 전극(204) 및 후면 전극(205)의 형성 순서는 제한되지 않아, 어느 전극을 먼저 형성하여도 무방하다.7, an antireflection film 203 is formed on the emitter layer 202 formed on the entire surface of the solar cell substrate 201. [ The antireflection film 203 is formed to lower the reflectivity to sunlight and typically includes silicon nitride. The antireflection film 203 may be formed of a material selected from the group consisting of plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), chemical vapor deposition (CVD), and sputtering May be formed by the method selected. A front electrode 204 is formed to penetrate the antireflection film 203 and to be in contact with the emitter layer 202. A back electrode 204 is formed on the opposite surface of the solar cell substrate 201 on which the antireflection film 203 is formed, (205). The order of forming the front electrode 204 and the rear electrode 205 is not limited, and any electrode may be formed first.

전면 전극(204)은 은과 글라스 프릿을 포함하는 통상의 전면 전극 형성용 페이스트를 소정 패턴에 따라 반사방지막(203) 위에 도포한 후 열처리함에 의해 형성될 수 있으며, 열처리를 통해 전면 전극(204)은 반사방지막(203)을 관통하여 에미터층(202)과 콘택되게 된다(punch through). 상기 전면 전극(204)은 은을 포함하고 있어 전기 전도성이 우수하다.The front electrode 204 may be formed by applying a conventional front electrode forming paste including silver and glass frit on the antireflection film 203 according to a predetermined pattern and then performing heat treatment, Is punched through the antireflection film 203 and is contacted with the emitter layer 202. The front electrode 204 includes silver and is excellent in electrical conductivity.

후면 전극(205)은 알루미늄을 포함하는 통상의 후면 전극 형성용 페이스트를 상기 태양전지 기판(201)의 후면에 도포한 후 열처리함에 의해 형성될 수 있으며, 열처리에 의해 태양전지 기판(201)은 후면 전극(205)과 접하는 면으로부터 소정 깊이까지 전극 형성 물질(Al)이 도핑되어 BSF(back surface field)(206)가 형성된다. 후면 전극(205)은 알루미늄을 포함하고 있으므로 전기 전도성이 우수할 뿐만 아니라 실리콘과의 친화력이 좋아서 접합성이 우수하다. 또한, 알루미늄은 3족 원소로서 태양전지 기판(201)과의 접면에서 P+층, 즉 BSF(206)을 형성하여 캐리어들이 표면에서 사라지지 않고 BSF 방향으로 모이도록 한다. 본 발명에서는 태양전지 기판(201)의 후면을 플라즈마 표면 처리를 통해 평탄화시킴으로써, 상기 BSF(206)의 형성에 있어 종래보다 균일한 형성이 가능하여 BSF(206)에 의한 효과가 향상되어 태양전지의 효율을 증대시킬 수 있다.The rear electrode 205 may be formed by applying a conventional rear electrode forming paste containing aluminum to the rear surface of the solar cell substrate 201 and then performing a heat treatment, An electrode forming material Al is doped to a predetermined depth from a surface contacting the electrode 205 to form a back surface field (BSF) 206. Since the back electrode 205 includes aluminum, the back electrode 205 has excellent electrical conductivity and good affinity with silicon, so that the back electrode 205 has excellent bonding properties. In addition, aluminum forms a P + layer, that is, a BSF 206, at the interface with the solar cell substrate 201 as a Group 3 element so that the carriers do not disappear from the surface but gather in the BSF direction. According to the present invention, by flattening the rear surface of the solar cell substrate 201 through the plasma surface treatment, it is possible to form the BSF 206 more uniformly than in the prior art, thereby improving the effect of the BSF 206, The efficiency can be increased.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the appended claims.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, And should not be construed as interpretation.

도 1은 태양전지의 기본적인 구조를 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing a basic structure of a solar cell.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법을 순차적으로 도시한 공정 단면도들이다.FIGS. 2 to 7 are sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a solar cell using a plasma surface treatment according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 참조 번호><Reference Numbers in the Drawings>

201 : 태양전지 기판 201' : 미세 잔주름층201: solar cell substrate 201 ': fine fine wrinkle layer

202 : 에미터층 203 : 반사방지막202: Emitter layer 203: Antireflection film

204 : 전면 전극 205 : 후면 전극204: front electrode 205: rear electrode

206 : BSF 207 : 불순물 주입층206: BSF 207: impurity implantation layer

Claims (5)

(a) 제1도전형의 불순물이 도핑된 태양전지 기판을 준비하는 단계;(a) preparing a solar cell substrate doped with an impurity of a first conductivity type; (b) 상기 태양전지 기판의 전면을 플라즈마 처리하여 태양광의 반사도를 저감시키는 단계;(b) reducing the reflectivity of sunlight by plasma-treating the entire surface of the solar cell substrate; (c) 상기 제1도전형과 반대 도전형인 제2도전형의 불순물을 상기 태양전지 기판 전면에 주입하여 에미터층을 형성하는 단계;(c) implanting an impurity of a second conductivity type opposite to the first conductivity type into the entire surface of the solar cell substrate to form an emitter layer; (c-1) 상기 에미터층 형성시 상기 기판의 후면에 제2 도전형의 불순물 주입층이 형성되는 단계;(c-1) forming an impurity implantation layer of a second conductivity type on the rear surface of the substrate when the emitter layer is formed; (d) 상기 태양전지 기판의 후면을 플라즈마 처리하여 기판 후면에 에미터층 형성 시 형성된 상기 제2도전형의 불순물 주입층을 제거함과 동시에 기판 후면을 평탄화하는 단계;(d) plasma processing the rear surface of the solar cell substrate to remove the impurity implantation layer of the second conductivity type formed at the time of forming the emitter layer on the rear surface of the substrate, and planarizing the rear surface of the substrate; (e) 상기 태양전지 기판 전면에 반사방지막을 형성하는 단계;(e) forming an antireflection film on the entire surface of the solar cell substrate; (f) 상기 반사방지막을 관통하여 전면 전극을 상기 에미터층에 콘택시키는 단계; 및(f) contacting the front electrode through the antireflection film to the emitter layer; And (g) 상기 태양전지 기판 후면에 후면 전극을 콘택시키고, 후면 전극과 접하는 기판 후면에 BSF(back surface field)를 형성하는 단계;를 포함하고,(g) contacting the rear electrode to the rear surface of the solar cell substrate and forming a back surface field (BSF) on the rear surface of the substrate in contact with the rear electrode, 상기 태양전지 기판의 후면의 플라즈마 식각율은 상기 태양전지 기판의 전면의 플라즈마 식각율보다 빠른 것을 특징으로 하는 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법.Wherein the plasma etching rate of the rear surface of the solar cell substrate is higher than the plasma etching rate of the front surface of the solar cell substrate. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는,The method of claim 1, wherein the step (b) 대기압 플라즈마 또는 진공 플라즈마를 이용하여 태양전지 기판의 전면을 플라즈마 처리하는 단계임을 특징으로 하는 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법.Wherein the step of plasma-treating the front surface of the solar cell substrate using an atmospheric plasma or a vacuum plasma is performed. 제2항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,3. The method of claim 2, wherein, in step (b) 플라즈마 소스 가스로는, CF4, SF6, Cl 및 O2 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법.Wherein the plasma source gas is one selected from the group consisting of CF 4 , SF 6 , Cl, and O 2 , or a mixed gas thereof. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는,The method of claim 1, wherein the step (d) 대기압 플라즈마 또는 진공 플라즈마를 이용하여 태양전기 기판의 후면을 플라즈마 처리하는 단계임을 특징으로 하는 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법.Wherein the step of plasma-treating the back surface of the solar cell substrate using atmospheric plasma or vacuum plasma is a step of plasma-treating the back surface of the solar cell substrate using atmospheric plasma or vacuum plasma. 제4항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,5. The method of claim 4, wherein in step (d) 플라즈마 소스 가스로는, CF4, SF6 및 Cl 중 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼합가스와 O2를 혼합한 가스가 사용되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 표면 처리를 이용한 태양전지의 제조방법.Wherein the plasma source gas is one selected from the group consisting of CF 4 , SF 6, and Cl, or a mixed gas thereof and O 2 .
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